余热发电系统及其工艺和发电站的制作方法

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种余热发电系统及其工艺和发电站。

背景技术：

随着世界范围内的能源紧缺，各国正致力于节能、减排，力争可持续的发展。基于能源紧缺的这样一个事实，余热利用的问题成了越来越重要的能源努力方向，各国都在加强这方面的投入和研究，但因余热发电特别是低温余发电的技术相对落后，制约着它的进一步发展。

余热分为高温余热(一般温度高于800℃)，中温余热(一般温度在350℃-800℃)，低温余热(一般温度在350℃以下)。我们中国的水泥、钢铁、陶瓷等高耗能产业发展迅速，代动了高、中温余热发电的快速发展，已经形成了比较完备的产业，但低温余热发电则刚刚开始。

我国低温余热占总余热量的60％以上，现在市场上的余热发电系统，大部分还是采用水做发电工质，由于中高温余热温度比较高，形成的水蒸汽压力比较高，能够有效地驱动汽轮机做功，进而能够提高中高温余热的热量的利用率；但是，由于低温余热温度比较低，形成的水蒸汽压力比较低，其驱动汽轮机做功的效果不好，导致低温余热的热量大量浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供余热发电系统及其工艺和发电站，以解决现有技术中存在的低温余热的热量大量浪费的技术问题。

本发明提供的余热发电系统，包括首尾依次连通的一级低温工质存储器、一级增压泵、热水废液高温烟气余热交换器、一级低温工质汽轮机、一级低温工质凝汽器和一级凝结泵；

所述一级低温工质存储器内存储的第一介质通过所述一级增压泵输送至所述热水废液高温烟气余热交换器，用于冷却流经所述热水废液高温烟气余热交换器的高温待冷却物，并输送至所述一级低温工质汽轮机，以驱使所述一级低温工质汽轮机转动；

所述一级低温工质凝汽器用于冷却所述一级低温工质汽轮机输出的所述第一介质，并将所述第一介质通过所述一级凝结泵输送至所述一级低温工质存储器内；

所述第一介质为低温介质，且所述第一介质的沸点不高于0℃；

所述一级增压泵与所述一级低温工质汽轮机之间分别连通有设备冷却系统余热回收器和裸露余热回收器；

所述热水废液高温烟气余热交换器与所述一级增压泵之间设置有第一入口阀门，所述热水废液高温烟气余热交换器与所述一级低温工质汽轮机之间设置有第一出口阀门；

所述设备冷却系统余热回收器与所述一级增压泵之间设置有第二入口阀门，所述设备冷却系统余热回收器与所述一级低温工质汽轮机之间设置有第二出口阀门；

所述裸露余热回收器与所述一级增压泵之间设置有第三入口阀门，所述裸露余热回收器与所述一级低温工质汽轮机之间设置有第三出口阀门。

进一步地，所述的余热发电系统，包括低温工质压缩机和换热器，还包括三级低温工质汽轮机或者膨胀机；

所述低温工质压缩机、所述换热器、所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机、所述一级低温工质凝汽器首尾依次连通并形成循环回路；

所述低温工质压缩机用于压缩第三介质，并将所述第三介质通过所述换热器冷却，输送至所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机，以驱使所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机转动；

所述一级低温工质凝汽器通过来自于所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机输出的所述第三介质冷却所述一级低温工质汽轮机输出的所述第一介质，并将所述第三介质输送至所述低温工质压缩机。

进一步地，所述一级低温工质汽轮机驱动连接一级发电机；

所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机驱动连接三级发电机；

所述第一介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述第三介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述换热器连接在所述一级凝结泵与所述一级低温工质存储器之间，用于将所述第三介质的热能传递给所述第一介质；

所述一级低温工质存储器连通有一级低温工质补给备用存储器，且所述一级低温工质存储器的顶部设置有与所述一级低温工质凝汽器连通的一级低温工质排气阀；

所述三级低温工质存储器连通有三级低温工质补给备用存储器，且所述三级低温工质存储器的顶部设置有与所述一级低温工质凝汽器连通的三级低温工质排气阀。

进一步地，所述的余热发电系统包括首尾依次连通的二级低温工质存储器、二级增压泵、所述一级低温工质凝汽器、二级低温工质汽轮机、二级低温工质凝汽器和二级凝结泵；

所述二级低温工质存储器内存储的第二介质通过所述二级增压泵输送至所述一级低温工质凝汽器，用于冷却流经所述一级低温工质凝汽器的所述一级低温工质汽轮机的输出的第一介质，并输送至所述二级低温工质汽轮机，以驱使所述二级低温工质汽轮机转动；

所述二级低温工质凝汽器用于冷却所述二级低温工质汽轮机输出的所述第二介质，并将所述第二介质通过所述二级凝结泵输送至所述二级低温工质存储器内；

所述第二介质为低温介质，且所述第二介质的沸点低于所述第一介质的沸点。

进一步地，所述的余热发电系统包括低温工质压缩机和换热器，还包括三级低温工质汽轮机或者膨胀机；

所述低温工质压缩机、所述换热器、所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机、所述二级低温工质凝汽器首尾依次连通并形成循环回路；

所述低温工质压缩机用于压缩第三介质，并将所述第三介质通过所述换热器冷却，输送至所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机，以驱使所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机转动；

所述二级低温工质凝汽器通过来自于所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机输出的所述第三介质冷却所述二级低温工质汽轮机输出的所述第二介质，并将所述第三介质输送至所述低温工质压缩机。

进一步地，所述换热器连接在所述二级凝结泵与所述二级低温工质存储器之间，用于将所述第三介质的热能传递给所述第二介质。

进一步地，所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机与所述换热器之间连接有三级低温工质存储器；

所述低温工质压缩机驱动连接所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机。

进一步地，所述一级低温工质汽轮机驱动连接一级发电机；

所述二级低温工质汽轮机驱动连接二级发电机；

所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机驱动连接三级发电机；

所述第一介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述第二介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述第三介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述一级低温工质存储器连通有一级低温工质补给备用存储器，且所述一级低温工质存储器的顶部设置有与所述一级低温工质凝汽器连通的一级低温工质排气阀；

所述二级低温工质存储器连通有二级低温工质补给备用存储器，且所述二级低温工质存储器的顶部设置有与所述一级低温工质凝汽器连通的二级低温工质排气阀；

所述三级低温工质存储器连通有三级低温工质补给备用存储器，且所述三级低温工质存储器的顶部设置有与所述二级低温工质凝汽器连通的三级低温工质排气阀。

本发明提供的余热发电工艺，适用于所述的余热发电系统，包括如下步骤：

沸点温度低于0℃的呈液态的第一介质从一级低温工质存储器内输送至热量交换器；所述热量交换器为热水废液高温烟气余热交换器、设备冷却系统余热回收器和裸露余热回收器中的一种或者多种；

在热水废液高温烟气余热交换器内，温度为30℃-800℃的热水废液高温烟气余热交换器的高温待冷却物与第一介质热交换后温度下降到5℃-30℃，同时第一介质吸热汽化后温度升至2℃-10℃、压力升至3.5MPa以上并输送至一级低温工质汽轮机；

在设备冷却系统余热回收器内，温度为30℃-300℃的设备冷却系统余热回收器的高温待冷却物与第一介质热交换后温度下降到5℃-30℃，同时第一介质吸热汽化后温度升至3℃-15℃、压力升至3.5MPa以上并输送至一级低温工质汽轮机；

在裸露余热回收器内，温度为20℃-200℃的裸露余热回收器的高温待冷却物与第一介质热交换后温度下降到5℃-20℃，同时第一介质吸热汽化后温度升至2℃-15℃、压力升至3.5MPa以上并输送至一级低温工质汽轮机；

第一介质驱使一级低温工质汽轮机转动做功后，温度降至-35℃以下、压力降至0.5MPa以下并输送至一级低温工质凝汽器；

第一介质在一级低温工质凝汽器内被冷却温度降至-50℃以下，并输送至一级低温工质存储器内，形成循环。

本发明提供的发电站，包括所述的余热发电系统。

本发明提供的余热发电系统及其工艺和发电站，通过第一介质为低温介质，以能够防止第一介质泄漏时对大气、人员的伤害；通过第一介质的沸点不高于0℃，以在一定程度上确保热水废液高温烟气余热交换器、设备冷却系统余热回收器和裸露余热回收器中的一种或者多种的高温待冷却物的低温余热能够使第一介质吸热后驱使一级低温工质汽轮机有效做功，以能够有效转化低温余热热能；通过第一入口阀门至第三入口阀门、第一出口阀门至第三出口阀门以分别对应调节热水废液高温烟气余热交换器、设备冷却系统余热回收器和裸露余热回收器，以能够分别调节热水废液高温烟气余热交换器、设备冷却系统余热回收器和裸露余热回收器的流经的第一介质流量以及出口压力，以进一步确保低温余热与第一介质换热效率，实现各余热回收器输出压力实现基本上统一的目的，以确保第一介质在各余热回收器中吸热后，能够有效驱使一级低温工质汽轮机做功，以能够有效转化低温余热热能；通过并列设置热水废液高温烟气余热交换器、设备冷却系统余热回收器和裸露余热回收器，以使不同温度的余热、不同方式的余热，尤其是低温余热，通过不同的热交换器交换热能，以能够使一级低温工质汽轮机有效做功，有效转化低温余热热能，进而能够减少低温余热的大量浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的余热发电系统的第一流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的余热发电系统的第二流程示意图；

图3为本发明实施例一提供的余热发电系统的第三流程示意图；

图4为本发明实施例一提供的余热发电系统的第四流程示意图。

图标：101-热水废液高温烟气余热交换器；1011-设备冷却系统余热回收器；1012-裸露余热回收器；102-一级低温工质汽轮机；103-一级发电机；104-一级低温工质凝汽器；105-一级凝结泵；106-一级低温工质存储器；1061-一级低温工质补给备用存储器；1062-一级低温工质排气阀；107-一级增压泵；108-第一入口阀门；1081-第二入口阀门；1082-第三入口阀门；109-第一出口阀门；1091-第二出口阀门；1092-第三出口阀门；201-二级低温工质存储器；2011-二级低温工质补给备用存储器；2012-二级低温工质排气阀；202-二级增压泵；203-二级低温工质汽轮机；204-二级低温工质凝汽器；205-二级凝结泵；206-二级发电机；301-低温工质压缩机；302-换热器；303-三级低温工质汽轮机；304-三级发电机；305-三级低温工质存储器；3051-三级低温工质补给备用存储器；3052-三级低温工质排气阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1-图4所示，本实施例提供了一种余热发电系统；图1-图4为本实施例提供的余热发电系统的第一流程示意图至第四流程示意图；其中，图1-图4所示的箭头为管路内介质的流向。

参见图1-图4所示，本实施例提供的余热发电系统，适于回收现有化工厂、建材、水泥、造纸、印染、纺织、糖业、食品、酒业、药厂的冷却水和制冷系统中的低品质热能余热，以及轧钢厂的冲渣水、油井的地下水、连排水、炼钢、炼铁、焦炉的余热，还有锅炉炉体冷却水余热，锅炉烟气，柴油机尾气，燃气轮机尾气的余热等。

参见图3、图4所示，本实施例提供的余热发电系统包括首尾依次连通的一级低温工质存储器106、一级增压泵107、热水废液高温烟气余热交换器101、一级低温工质汽轮机102、一级低温工质凝汽器104和一级凝结泵105，形成循环回路。

一级低温工质存储器106内存储的第一介质通过一级增压泵107输送至热水废液高温烟气余热交换器101，用于冷却流经热水废液高温烟气余热交换器101的高温待冷却物，并输送至一级低温工质汽轮机102，以驱使一级低温工质汽轮机102转动；优选地，一级低温工质汽轮机102驱动连接一级发电机103，以在一定程度上将热水废液高温烟气余热交换器101的高温待冷却物的热能转化为一级发电机103的电能，提高发电效率。此外，一级低温工质汽轮机102还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该余热发电系统内流通的第一介质为气液变相介质，也即第一介质在该余热发电系统内进行气相与液相的转化。为使热水废液高温烟气余热交换器101的高温待冷却物的冷却效果更佳，优选地，一级低温工质存储器106内存储的第一介质全部或者部分呈液态，第一介质流经热水废液高温烟气余热交换器101与高温待冷却物进行热交换后，第一介质升温呈全部或者部分气态；同时，流经热水废液高温烟气余热交换器101的第一介质呈全部或者部分液态吸热转化为呈全部或者部分气态，在特定环境中能够形成高压的第一介质，从而驱使一级低温工质汽轮机102做功。

一级低温工质凝汽器104用于冷却一级低温工质汽轮机102输出的第一介质，并将第一介质通过一级凝结泵105输送至一级低温工质存储器106内；优选地，第一介质通过一级低温工质凝汽器104冷却后呈全部或者部分液态回流至一级低温工质存储器106内，实现循环。本领域技术人员可以理解的是，一级低温工质凝汽器104冷却第一介质后，一定程度上在一级低温工质汽轮机102的排气口造成真空，以使第一介质所含的热能尽可能多的被一级低温工质汽轮机102做功。

优选地，第一介质为低温介质，且第一介质的沸点不高于0℃；优选地，第一介质为无机低温介质。优选地，第一介质的沸点低于-30℃。其中，一级低温工质存储器106内存储的第一介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂等；当然，一级低温工质存储器106内存储的第一介质还可以为其他低温介质。优选地，一级低温工质存储器106内存储的第一介质为液态的二氧化碳。二氧化碳的沸点温度适中，余热发电应用过程中产生的压力适中，技术应用也相对比较成熟，同时二氧化碳无毒，无杂质，无刺激味道，无燃烧爆炸，不助燃。此外，二氧化碳成本和价格也比较低，因此成为本余热发电系统优选低温液体工质。

一级增压泵107与一级低温工质汽轮机102之间分别连通有设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012；可以通俗的理解为热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012并联或者并列连接；一级低温工质存储器106内存储的第一介质通过一级增压泵107输送至热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012中的一种或者多种，用于冷却流经热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012中的一种或者多种的高温待冷却物，并输送至一级低温工质汽轮机102，以驱使一级低温工质汽轮机102转动。裸露余热回收器1012例如可以为炼钢炉前和厂房内部等裸露余热回收器1012，对一些大量散失炙热能量的炼钢炉前和砖厂炉窑前等等裸露区域进行余热回收，该设备一般为裸露的高压金属管道系统组成，以使管道内部吸热的第一介质形成高压蒸汽。热水废液高温烟气余热交换器101用于热交换热水、高温烟气等；设备冷却系统余热回收器1011用于冷却炼钢厂的锅炉炉体、水泥厂的锅炉炉体等。

热水废液高温烟气余热交换器101与一级增压泵107之间设置有第一入口阀门108，热水废液高温烟气余热交换器101与一级低温工质汽轮机102之间设置有第一出口阀门109。

设备冷却系统余热回收器1011与一级增压泵107之间设置有第二入口阀门1081，设备冷却系统余热回收器1011与一级低温工质汽轮机102之间设置有第二出口阀门1091。

裸露余热回收器1012与一级增压泵107之间设置有第三入口阀门1082，裸露余热回收器1012与一级低温工质汽轮机102之间设置有第三出口阀门1092。通过第一入口阀门108至第三入口阀门1082、第一出口阀门109至第三出口阀门1092以分别对应调节热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012，以使热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012可以同时工作，也可以分别进行工作。

另外，热水废液高温烟气余热交换器101的数量可以为一个，也可以为多个；也即多个热水废液高温烟气余热交换器101并列设置在一级增压泵107与一级低温工质汽轮机102之间。

设备冷却系统余热回收器1011的数量可以为一个，也可以为多个；也即多个设备冷却系统余热回收器1011并列设置在一级增压泵107与一级低温工质汽轮机102之间。

裸露余热回收器1012的数量可以为一个，也可以为多个；也即多个裸露余热回收器1012并列设置在一级增压泵107与一级低温工质汽轮机102之间。

本实施例中所述余热发电系统，通过一级低温工质存储器106内存储沸点不高于0℃的第一介质经过一级增压泵107输送至热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012中的一种或者多种，以冷却流经热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012中的一种或者多种的高温待冷却物，以将热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012中的一种或者多种的热能置换至第一介质内；第一介质吸收热能后驱使一级低温工质汽轮机102转动，将第一介质的热能转化为一级低温工质汽轮机102旋转机械能；再通过一级低温工质凝汽器104冷却一级低温工质汽轮机102输出的第一介质，并将第一介质通过一级凝结泵105输送至一级低温工质存储器106内，实现循环。

本实施例中所述余热发电系统，通过第一介质为低温介质，以能够防止第一介质泄漏时对大气、人员的伤害；通过第一介质的沸点不高于0℃，以在一定程度上确保热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012中的一种或者多种的高温待冷却物的低温余热能够使第一介质吸热后驱使一级低温工质汽轮机102有效做功，以能够有效转化低温余热热能；通过第一入口阀门108至第三入口阀门1082、第一出口阀门109至第三出口阀门1092以分别对应调节热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012，以能够分别调节热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012的流经的第一介质流量以及出口压力，以进一步确保低温余热与第一介质换热效率，实现各余热回收器输出压力实现基本上统一的目的，以确保第一介质在各余热回收器中吸热后，能够有效驱使一级低温工质汽轮机102做功，以能够有效转化低温余热热能；通过并联设置热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012，以使不同温度的余热、不同方式的余热，尤其是低温余热，通过不同的热交换器交换热能，以能够使一级低温工质汽轮机102有效做功，有效转化低温余热热能，进而能够减少低温余热的大量浪费。

另外，通过并联设置热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012，以使不同温度的余热、不同方式的余热通过不同的热交换器交换热能，以扩大本系统余热利用的温度范围；通过配合第一入口阀门108至第三入口阀门1082、第一出口阀门109至第三出口阀门1092，理论上也能够使高温余热与第一介质换热，令第一介质驱使一级低温工质汽轮机102有效做功。

本实施例的可选方案中，所述余热发电系统包括低温工质压缩机301和换热器302，还包括三级低温工质汽轮机303或者膨胀机(图中未显示)。

低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303或者膨胀机、一级低温工质凝汽器104首尾依次连通并形成循环回路；即低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303和一级低温工质凝汽器104首尾依次连通并形成循环回路，或者，低温工质压缩机301、换热器302、膨胀机和一级低温工质凝汽器104首尾依次连通并形成循环回路。可以理解的是，低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303或者膨胀机、一级低温工质凝汽器104组成了一个完整的制冷系统。

低温工质压缩机301用于压缩第三介质，并将第三介质通过换热器302冷却，输送至三级低温工质汽轮机303或者膨胀机，以驱使三级低温工质汽轮机303或者膨胀机转动。优选地，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机驱动连接三级发电机304，以将三级低温工质汽轮机303或者膨胀机转动机械能转化为三级发电机304的电能，提高发电效率。此外，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该余热发电系统内流通的第三介质为气液变相介质，也即第三介质在该余热发电系统内进行气相与液相的转化。为使一级低温工质凝汽器104的第一介质的冷却效果更佳，优选地，低温工质压缩机301压缩第三介质并经换热器302冷却后的第三介质全部或者部分呈液态，第三介质流经三级低温工质汽轮机303或者膨胀机做功后释放压力并呈全部或者部分气态。

为了更好地存储经低温工质压缩机301压缩、并经换热器302冷却的全部或者部分呈液态的第三介质，在三级低温工质汽轮机303或者膨胀机与换热器302之间连接有三级低温工质存储器305。

其中，第三介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂等；当然，第三介质还可以为其他低温介质。优选地，第三介质为氮或者沸点低于氮的低温介质。

一级低温工质凝汽器104通过来自于三级低温工质汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质冷却一级低温工质凝汽器104输出的第一介质，并将第三介质输送至低温工质压缩机301，实现循环。

换热器302可通过冷却装置将低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量冷却，可选地，换热器302连接在一级凝结泵105与一级低温工质存储器106之间，用于将第三介质的热能传递给第一介质；即低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量通过一级凝结泵105与一级低温工质存储器106之间的第一介质冷却，以简化所述余热发电系统的结构。

理论上由于一级凝结泵105的加压作用，通过换热器302得到热能量的第一介质不会逆回馈到一级低温工质凝汽器104。只能够单向的流向一级低温工质存储器106；第一介质再经过一级增压泵107输送给热水废液高温烟气余热交换器101、设备冷却系统余热回收器1011和裸露余热回收器1012中的一种或者多种的高温待冷却物进行再加热，理论上产生的高压第一介质蒸汽推动一级低温工质汽轮机102高速旋转，如此不断的循环。

可选地，一级低温工质存储器106连通有一级低温工质补给备用存储器1061，且一级低温工质存储器106的顶部设置有与一级低温工质凝汽器104连通的一级低温工质排气阀1062。系统在运行中难免存在介质微量泄漏，通过一级低温工质补给备用存储器1061，以补充系统中泄露的第一介质；通过不断更换一级低温工质补给备用存储器1061，对一级低温工质存储器106进行低温工质液体的补充和补偿，以保证系统中不断的有新鲜的低温液体工质能够补充进来。系统在运行中存储器内部有可能存在大量的气体，尤其是换热器302进行换热以后，第一介质在一级低温工质存储器106中存在着大量气化的可能，通过一级低温工质排气阀1062，以排放一级低温工质存储器106内可能存在的气体，并将该低温气体排放至一级低温工质凝汽器104；该低温气体排放过程中压力和温度都非常的低，还可以降低一级低温工质凝汽器104的温度，有利于一级低温工质凝汽器104中第一介质的冷凝，进而在一定程度上保证了一级低温工质凝汽器104处于低温状态，同时还提高一级低温工质凝汽器104冷凝的效果。

可选地，三级低温工质存储器305连通有三级低温工质补给备用存储器3051，且三级低温工质存储器305的顶部设置有与一级低温工质凝汽器104连通的三级低温工质排气阀3052。系统在运行中难免存在介质微量泄漏，通过三级低温工质补给备用存储器3051，以补充系统中泄露的第三介质；通过不断更换三级低温工质补给备用存储器3051，对三级低温工质存储器305进行低温工质液体的补充和补偿，以保证系统中不断的有新鲜的低温液体工质能够补充进来。系统在运行中存储器内部有可能存在大量的气体，第三介质在三级低温工质存储器305中存在着大量气化的可能，通过三级低温工质排气阀3052，以排放三级低温工质存储器305内可能存在的气体，并将该低温气体排放至一级低温工质凝汽器104；该低温气体排放过程中压力和温度都非常的低，还可以降低一级低温工质凝汽器104的温度，有利于一级低温工质凝汽器104中第一介质的冷凝，进而在一定程度上保证了一级低温工质凝汽器104处于低温状态，同时还提高一级低温工质凝汽器104冷凝的效果。

本实施例的可选方案中，一级低温工质汽轮机102输出的第一介质在特定条件下蕴藏有非常巨大的蒸发潜热；可选地，所述余热发电系统设置二级余热发电系统，以有效利用该热能。可选地，二级余热发电系统为二级超低温余热发电系统。

参见图1、图2所示，具体而言，所述余热发电系统包括首尾依次连通的二级低温工质存储器201、二级增压泵202、一级低温工质凝汽器104、二级低温工质汽轮机203、二级低温工质凝汽器204和二级凝结泵205，形成循环回路。

二级低温工质存储器201内存储的第二介质通过二级增压泵202输送至一级低温工质凝汽器104，用于冷却流经一级低温工质凝汽器104的一级低温工质汽轮机102的第一介质，并输送至二级低温工质汽轮机203，以驱使二级低温工质汽轮机203转动；优选地，二级低温工质汽轮机203驱动连接二级发电机206，以在一定程度上将一级低温工质汽轮机102的第一介质的蒸发潜热能量转化为二级发电机206的电能，提高发电效率。此外，二级低温工质汽轮机203还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该余热发电系统内流通的第二介质为气液变相介质，也即第二介质在该余热发电系统内进行气相与液相的转化。为使一级低温工质凝汽器104的一级低温工质汽轮机102的第一介质的冷却效果更佳，优选地，二级低温工质存储器201内存储的第二介质全部或者部分呈液态，第二介质流经一级低温工质凝汽器104与一级低温工质汽轮机102的第一介质进行热交换后，第二介质升温呈全部或者部分气态；同时，流经一级低温工质凝汽器104的第二介质呈全部或者部分液态吸热转化为呈全部或者部分气态，在特定环境中能够形成高压的第二介质，从而驱使二级低温工质汽轮机203做功。

二级低温工质凝汽器204用于冷却二级低温工质汽轮机203输出的第二介质，并将第二介质通过二级凝结泵205输送至二级低温工质存储器201内。优选地，第二介质通过二级低温工质凝汽器204冷却后呈全部或者部分液态回流至二级低温工质存储器201内，实现循环。本领域技术人员可以理解的是，二级低温工质凝汽器204冷却第二介质后，一定程度上在二级低温工质汽轮机203的排气口造成真空，以使第二介质所含的热能尽可能多的被二级低温工质汽轮机203做功。

其中，第二介质为低温介质，且第二介质的沸点低于第一介质的沸点，以使第二介质在一级低温工质凝汽器104内冷却第一介质。优选地，第二介质为无机低温介质。二级低温工质存储器201内存储的第二介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂等；当然，二级低温工质存储器201内存储的第二介质还可以为其他低温介质。优选地，二级低温工质存储器201内存储的第二介质为液态的氮；优选地，一级低温工质存储器106内存储的第一介质为液态的二氧化碳；通过液氮对前一级二氧化碳乏汽进行冷凝，二氧化碳乏汽与低温液氮工质进行热交换接触，将会迅速冷凝，同时液氮吸收(二氧化碳)一级低温工质凝汽器104的蒸发潜热能量，将形成高压气体，高压氮气推动二级低温工质汽轮机高速旋转和发电，二氧化碳乏汽中的蒸发潜热能量将被转变为电能输出，该余热发电系统没有其他余热发电系统中损失能量的冷却系统，余热发电效率将大大提高。

本实施例中所述余热发电系统，通过二级低温工质存储器201内存储的第二介质经过二级增压泵202输送至一级低温工质凝汽器104，以冷却流经一级低温工质凝汽器104的一级低温工质汽轮机102的第一介质，以将一级低温工质汽轮机102的第一介质中的热能置换至第二介质内；第二介质吸收热能后驱使二级低温工质汽轮机203转动，将第二介质的热能转化为二级低温工质汽轮机203旋转机械能；再通过二级低温工质凝汽器204冷却二级低温工质汽轮机203输出的第二介质，并将第二介质通过二级凝结泵205输送至二级低温工质存储器201内，实现循环。本余热发电系统通过二级低温工质存储器201内的第二介质冷却流经一级低温工质凝汽器104的一级低温工质汽轮机102的第一介质，以使第二介质吸热并驱使二级低温工质汽轮机203转动，有效的将第一介质中的热能转化为二级低温工质汽轮机203旋转机械能，能够有效地利用一级低温工质汽轮机102输出的第一介质中的热能。

本实施例的可选方案中，所述余热发电系统包括低温工质压缩机301和换热器302，还包括三级低温工质汽轮机303或者膨胀机(图中未显示)。

低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303或者膨胀机、二级低温工质凝汽器204首尾依次连通并形成循环回路；即低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303和二级低温工质凝汽器204首尾依次连通并形成循环回路，或者，低温工质压缩机301、换热器302、膨胀机和二级低温工质凝汽器204首尾依次连通并形成循环回路。可以理解的是，低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303或者膨胀机、二级低温工质凝汽器204组成了一个完整的制冷系统。

低温工质压缩机301用于压缩第三介质，并将第三介质通过换热器302冷却，输送至三级低温工质汽轮机303或者膨胀机，以驱使三级低温工质汽轮机303或者膨胀机转动。优选地，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机驱动连接三级发电机304，以将三级低温工质汽轮机303或者膨胀机转动机械能转化为三级发电机304的电能，提高发电效率。此外，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该余热发电系统内流通的第三介质为气液变相介质，也即第三介质在该余热发电系统内进行气相与液相的转化。为使二级低温工质凝汽器204的第二介质的冷却效果更佳，优选地，低温工质压缩机301压缩第三介质并经换热器302冷却后的第三介质全部或者部分呈液态，第三介质流经三级低温工质汽轮机303或者膨胀机做功后释放压力并呈全部或者部分气态。

为了更好地存储经低温工质压缩机301压缩、并经换热器302冷却的全部或者部分呈液态的第三介质，在三级低温工质汽轮机303或者膨胀机与换热器302之间连接有三级低温工质存储器305。

其中，第三介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂等；当然，第三介质还可以为其他低温介质。优选地，第三介质为氮或者沸点低于氮的低温介质。

二级低温工质凝汽器204通过来自于三级低温工质汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质冷却二级低温工质汽轮机203输出的第二介质，并将第三介质输送至低温工质压缩机301，实现循环。

换热器302可通过冷却装置将低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量冷却，可选地，换热器302连接在二级凝结泵205与二级低温工质存储器201之间，用于将第三介质的热能传递给第二介质；即低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量通过二级凝结泵205与二级低温工质存储器201之间的第二介质冷却，一方面简化所述余热发电系统的结构，另一方面减少热能的损耗。

理论上由于二级凝结泵205的加压作用，通过换热器302得到热能量的第二介质不会逆回馈到二级低温工质凝汽器204。只能够单向的流向二级低温工质存储器201；第二介质再经过二级增压泵202输送给一级低温工质凝汽器104进行再加热，理论上产生的高压第二介质蒸汽推动二级低温工质汽轮机203高速旋转，如此不断的循环。

可选地，低温工质压缩机301驱动连接三级低温工质汽轮机303或者膨胀机，通过将低温工质压缩机301与三级低温工质汽轮机303，或者低温工质压缩机301与膨胀机同轴设置，以使三级低温工质汽轮机303或者膨胀机产生的机械能，直接驱动低温工质压缩机301，节约低温工质压缩机301消耗的电能。低温工质压缩机301是消耗电能的，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机是输出机械能的。三级低温工质汽轮机303或者膨胀机的作用，是释放掉低温工质压缩机301产生的压力能，相当于低温工质压缩机301的一个压力回收系统；以使在特定环境下让压力能变成三级低温工质汽轮机303或者膨胀机输出的机械能，达到一种节能效果和目的，同时得到三级低温工质汽轮机303或者膨胀机产生的半真空低压，有利于降低三级低温工质汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质的温度，有利于二级低温工质凝汽器204冷却和实现深冷。

可选地，一级低温工质存储器106连通有一级低温工质补给备用存储器1061，且一级低温工质存储器106的顶部设置有与一级低温工质凝汽器104连通的一级低温工质排气阀1062。系统在运行中难免存在介质微量泄漏，通过一级低温工质补给备用存储器1061，以补充系统中泄露的第一介质；通过不断更换一级低温工质补给备用存储器1061，对一级低温工质存储器106进行低温工质液体的补充和补偿，以保证系统中不断的有新鲜的低温液体工质能够补充进来。系统在运行中存储器内部有可能存在大量的气体，第一介质在一级低温工质存储器106中存在着大量气化的可能，通过一级低温工质排气阀1062，以排放一级低温工质存储器106内可能存在的气体，并将该低温气体排放至一级低温工质凝汽器104；该低温气体排放过程中压力和温度都非常的低，还可以降低一级低温工质凝汽器104的温度，有利于一级低温工质凝汽器104中第一介质的冷凝，进而在一定程度上保证了一级低温工质凝汽器104处于低温状态，同时还提高一级低温工质凝汽器104冷凝的效果。

可选地，二级低温工质存储器201连通有二级低温工质补给备用存储器2011，且二级低温工质存储器201的顶部设置有与一级低温工质凝汽器104连通的二级低温工质排气阀2012。系统在运行中难免存在介质微量泄漏，通过二级低温工质补给备用存储器2011，以补充系统中泄露的第二介质；通过不断更换二级低温工质补给备用存储器2011，对二级低温工质存储器201进行低温工质液体的补充和补偿，以保证系统中不断的有新鲜的低温液体工质能够补充进来。系统在运行中存储器内部有可能存在大量的气体，尤其是换热器302进行换热以后，第二介质在二级低温工质存储器201中存在着大量气化的可能，通过二级低温工质排气阀2012，以排放二级低温工质存储器201内可能存在的气体，并将该低温气体排放至一级低温工质凝汽器104；该低温气体排放过程中压力和温度都非常的低，还可以降低一级低温工质凝汽器104的温度，有利于一级低温工质凝汽器104中第一介质的冷凝，进而在一定程度上保证了一级低温工质凝汽器104处于低温状态，同时还提高一级低温工质凝汽器104冷凝的效果。

可选地，三级低温工质存储器305连通有三级低温工质补给备用存储器3051，且三级低温工质存储器305的顶部设置有与二级低温工质凝汽器204连通的三级低温工质排气阀3052。系统在运行中难免存在介质微量泄漏，通过三级低温工质补给备用存储器3051，以补充系统中泄露的第三介质；通过不断更换三级低温工质补给备用存储器3051，对三级低温工质存储器305进行低温工质液体的补充和补偿，以保证系统中不断的有新鲜的低温液体工质能够补充进来。系统在运行中存储器内部有可能存在大量的气体，第三介质在三级低温工质存储器305中存在着大量气化的可能，通过三级低温工质排气阀3052，以排放三级低温工质存储器305内可能存在的气体，并将该低温气体排放至二级低温工质凝汽器204；该低温气体排放过程中压力和温度都非常的低，还可以降低二级低温工质凝汽器204的温度，有利于二级低温工质凝汽器204中第二介质的冷凝，进而在一定程度上保证了二级低温工质凝汽器204处于低温状态，同时还提高二级低温工质凝汽器204冷凝的效果。

为了便于理解本实施例，下面提供一些物理参数和参考数据：

1、二氧化碳物理性质：沸点-56.55℃，临界温度31℃，临界压力7.39MPa，汽化潜热347kj/kg；

二氧化碳温度15℃，压力达到5.085Mpa；温度25℃，压力6.432Mpa；温度31℃，压力达到7.376Mpa；

2、氨的物理性质：沸点-33.5℃，临界压力11.2MPa，临界温度132.3℃，汽化热1336.97kj/kg。

目前我国能源形势严峻的根本原因在于用能效率低下。我国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.3％、美国的28.6％。我国工业用能中近60～65％的能源转化为余热资源。目前余热利用最多的国家是美国，它的利用率达60％，欧洲的利用率是50％，我们国家只有30％。就废热(余热)利用现状来看，我国还有很大的利用空间。

本实施例所述的余热发电系统，适于回收现有化工厂、建材、水泥、造纸、印染、纺织、糖业、食品、酒业、药厂的冷却水和制冷系统中的低品质热能余热，以及轧钢厂的冲渣水、油井的地下水、连排水、炼钢、炼铁、焦炉的余热，还有锅炉炉体冷却水余热，锅炉烟气，柴油机尾气，燃气轮机尾气的余热。该热源温度相对于发电厂锅炉来说，产生的余热温度比较低。同时因为有这些低温热源的存在，所以该系统没有燃烧系统，该余热发电系统不需要额外的添加燃料，就可以实现源源不断的对外输出电能量。同时由于原系统和设备有该余热发电系统的存在，并且能够将多余的热能量转为电能输出，因此该系统不但能够为企业和国家输出宝贵的电能，同时还能够更加有效的保护一些设备不产生过高的温度损坏设备，比如一些仪器仪表和控制设备不至于长期过热，同时还能够有效控制锅炉炉体温度，焦炉炉体温度，高炉炉体温度。同时余热发电系统还可以降低炼钢炼铁厂炉体周边区域的温度，除了能够保护相关电气控制设备，同时也能够保护炼钢炼铁炉体周边的工作人员避免受到强烈的炼钢炉热源伤害，工作在炼钢炼铁的炉体前的人都知道，炼钢炼铁炉前工人即使是穿有特殊的炉前工作服装，钢铁高温那种强烈的热也不是一般人能够接受的，如果能够有这种余热发电技术和设备安装到炉前，不但能够实现余热发电，同时还能够更加有效的保护炼钢炼铁厂炉体前工作人员的身体不受炉前工作的剧烈热源伤害，也相信这些炉前工作的炼钢炼铁工人们，也会非常的欢迎这种最新余热发电技术。

然而，这种炼钢炼铁厂炙热的炉前温度对于人体来说是非常难以忍受的，但是对于发电来说，这种温度却又是非常低的。还有炼钢炼铁高炉冷却系统，虽然采用水循环系统，但是炼钢炼铁和焦炉，热风炉体的温度仍然是非常的高，炉体的一些区域仍然被烧得通红，炉体冷却形成的低品位高温热水资源，一般都是排放到特殊的凉水池进行冷却，热能排放到空气中，这些水冷却下来后再被水泵输送到高炉的冷却系统，如此循环，不但造成巨大的能量浪费，同时炼钢炼铁厂还需要增加土地投资和建设凉水池和冷却设备，资金投入应该说也是不小。同时这种露天冷却循环水，不断的进行循环，一些污垢和水碱也容易在水管中沉淀，降低对炉体的冷却效果，对炉体的保护作用变差。

综上所述：余热发电技术的采用迫在眉睫，但是现在应用的一些余热发电技术，大部分仍然是采用水做发电工质，通过增加余热锅炉体积和耗用大量金属，尽可能多的实现热交换能量，由于水蒸汽压力比较低，所以需要改进汽轮机结构，实现汽轮机能够在水蒸汽压力很低的情况下实现发电输出电能量，所以需要增加汽轮机体积和末端扇叶，同时也造成大量的金属材料消耗。同时汽轮机排出的乏汽还需要经过冷却系统，不断的向外界释放能量和实现汽轮机乏汽冷凝，所以该余热发电技术的发电效率也不是很高，只有20％-30％左右的余热能量转变为电能输出，甚至更低。

目前，现在最先进的余热发电技术，是采用有机工质朗肯循环(ORC)透平技术，进行中低温余热综合利用和发电，该采用有机工质朗肯循环(ORC)透平技术在现有技术中确实比较先进，发电效率也都做得相对比较高，深圳A股的“浙江开山压缩机股份有限公司”，在国内也是比较大型的上市公司。该公司的螺杆式膨胀发电机是全世界唯一投入商业化运行的有机朗肯循环膨胀发电机，开山所掌握的核心技术在全球同行企业处于领先地位。杭州汽轮机股份有限公司控股的杭州中能汽轮动力有限公司，有机朗肯循环系统具有余热回收效率高，系统简单，不需要出口端真空维持系统等配套设备，密度大、膨胀机体积较小等优点。但是有机工质价格较高，一般一台100KW的机型，所需通用环保制冷剂1吨左右，价格约为10万元，约占系统价格的10％。

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。对节能减排工作的推进，对工业废热(热水、热油、废蒸汽、低温烟气)地热、太阳能等低温热源的利用，都具有关键作用。

膨胀机与换热器是有机朗肯循环系统的核心部件，是位热源换热的蒸发器与热功转换装备螺杆膨胀机。低压液态有机工质经过工质泵增压后进入蒸发器，吸收热量转变为高温高压蒸气之后，高温高压有机工质蒸气推动膨胀机做功，产生能量输出，膨胀机出口的低压蒸气进入冷凝器，向低温热源放热并冷凝为液态，如此往复循环。

有机工质循环发电系统是区别于传统的以水(蒸汽)为循环工质的发电系统，采用有机工质(如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等)作为循环工质的发电系统，由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力，推动涡轮机(透平机)做功，故有机工质循环发电系统可以在烟气温度200℃左右，水温在80℃左右实现有利用价值的发电。这项技术在发达国家就是比较先进的应用技术，近年来我国有的企业通过引进吸收，也掌握了这项技术，也有较优秀的产品在国内外应用。有机工质循环发电系统的效率高,构成简单，没有除氧、除盐、排污及疏放水设施。凝结器里一般处于略高于环境大气压力的正压，不需设置真空维持系统。透平进排气压力高，所需通流面积较小，透平尺寸小，易于小型化设计制造。管理维护费用低等优点。

本实施例所述的余热发电系统，有区别于采用水做工质的余热发电和有机工质朗肯循环(ORC)透平余热发电技术，其不同点一个是采用的低温工质不同，该系统优先采用无毒的无机低温液体工质，温度也更加低，例如二氧化碳、氧、氩、氮、氢、氦等低温液体。

传统余热发电技术，基本上都采用冷却水或者空冷系统，将乏汽中蕴藏的蒸发潜热能量，排放到环境空气中，白白损失一大部分能量，导致余热发电效率只有20％左右，甚至低于20％发电效率；包括现国际上最先进的，有机工质朗肯循环(ORC)透平余热发电技术，也都是采用和拥有冷却系统，同时凝结器里一般处于略高于环境大气压力的正压，采用风冷或者水冷，将膨胀机排出的高于环境大气压力的有机工质乏汽冷凝成为液态，再进行循环使用。高于环境大气压力，膨胀机不能够达到最高效率，同时膨胀机排出的高温乏汽，蕴藏着大量的蒸发潜热能量，有机工质朗肯循环(ORC)透平余热发电系统没有进行回收，而是采用空冷系统或者水冷系统进行排放，造成环境的二次热污染，同时发电效率也明显的降低。

本实施例所述的余热发电系统，不但采用了无毒无刺激味道，并且不燃烧无爆炸危险的无机低温液体工质，同时低温液体工质成本价格低廉，同时该系统还设立了乏汽潜热回收系统，因此该余热发电系统的发电效率非常高。

传统的余热发电系统和有机工质朗肯循环(ORC)透平余热发电系统，余热发电设备的顶部及周边，都安装有损失热能量的风冷和水冷等冷却系统。但是本余热发电专利技术发明，在系统中根本没有损失热能量的空冷或者水冷等等冷却系统，该余热发电系统不但没有二次热污染，同时发电效率还非常的高，理论上可以达到60％-80％以上的发电效率。因此该余热发电专利发明也将是余热发电技术的一场技术革命。

同时，由于一些场合，余热的量非常的大，例如大型炼钢炼铁厂、焦化厂、发电厂以及大型发电厂乏汽余热进行回收发电，由于余热量非常庞大，使用的例如二氧化碳液体工质也是相当的多，一级低温汽轮机排出的例如二氧化碳乏汽量，以及蕴藏的蒸发潜热能量都非常的巨大，一般的余热发电技术，甚至有机工质朗肯循环(ORC)透平余热发电技术，都是将这一部分能量抛弃掉，采用冷却水系统和风冷系统，将蒸发潜热能量抛弃掉，其结果就致使该余热发电系统整体效率低下，发电效率不到百分之三十。

本实施例所述的余热发电系统，增加了余热发电乏汽回收系统，冷却一级低温工质汽轮机102输出的第一介质中蕴藏的蒸发潜热能量，通过低温工质压缩机和换热器，将蒸发潜热热能置换返回发电系统，没有进行排放，所以理论上该余热发电系统的效率才非常的高。同时由于一级低温工质汽轮机102排出的乏汽量大，和蕴藏的蒸发潜热能量非常的巨大，为了减轻低温工质压缩机的工作压力和需要消耗的能量，本余热发电系统还增加了二级低温汽轮机等相关设备，其目的是把一级乏汽中蕴藏的蒸发潜热能量，通过二级低温汽轮机转变为电能输出，这样做不但可以减轻后面的低温工质压缩机的工作压力，同时还可以提高余热发电整体的发电效率。

在一个钢铁厂和化工厂，由于余热源不同，有热水余热、热蒸汽余热、还有设备冷却余热，同时余热温度也不相同。本余热发电系统采用沸点温度更低的低温液体工质，能够更加充分的吸收低温余热源的能量，同时还能够提高余热发电的效率。该余热发电系统可以实现高温余热(高于800℃)，中温余热(350℃～800℃)，低温余热(350℃以下)系统兼容及余热发电全覆盖，这样做不但能够充分提高余热发电的利用率，同时还能够压缩余热发电设备以及节约余热发电建设成本。大型的炼钢炼铁厂，焦化厂，水泥厂，陶瓷等高耗能产业，存在着大量的热水余热、热蒸汽余热、还有设备冷却余热能量。(二氧化碳温度15℃，压力达到5.085Mpa；温度25℃，压力6.432Mpa；温度31℃，压力达到7.376Mpa)，由于二氧化碳温度15℃，压力就能够达到5.085Mpa，我们可以设定一个10℃，压力3.5Mpa的最低值，设备余热温度高，我们就可以通过控制阀门，尽可能多的输送一些低温液体工质，如果余热量小，我们就可以通过控制阀门少提供一些低温液体工质，第一入口阀门108至第三入口阀门1082、第一出口阀门109至第三出口阀门1092就是进行低温液体工质的流量和出口压力的调节，同时也能够为设备检修提供方便。不管余热源是液体、气体、还是设备冷却余热，该余热发电系统都可以应对，同时不管余热温度高于800℃，还是低于350℃，该余热发电系统都可以通过调节输送低温液体工质流量的方法，控制出口余热温度低于20℃，二氧化碳出口压力控制在5.0Mpa左右，这样一套余热发电系统，就可以满足大型炼钢炼铁厂，焦化厂，水泥和陶瓷厂等高耗能产业的全部余热发电需求。由于一些大型高耗能产业的余热量非常的大，为了减小低温工质压缩机的能量消耗和体积，该余热发电拥有两级主发电系统，外加一套压力能发电系统。

其他的余热发电系统基本上都有空冷散热器或者冷却塔，低温工质蒸发潜热白白浪费，没有潜热能量回收系统，都是将蒸发潜热能量通过冷却水系统和空冷进行排放掉，不但余热发电系统效率低，同时还需投资建设排放热能的冷却系统，同时还对大气和环境产生二次热排放和热污染；本实施例所述的余热发电系统，不但采用例如二氧化碳、液氮等更低沸点温度的低温工质，同时该系统没有冷却系统，低温工质中潜热能量也被完全回收和用于发电，因此该余热发电系统的热效率理论上至少能够达到60％甚至以上，因此该余热发电专利发明也将是余热发电技术的一场技术革命。

本实施例还提供了一种余热发电工艺，适用于所述的余热发电系统，包括如下步骤：

沸点温度低于约0℃的呈液态的第一介质从一级低温工质存储器内输送至热量交换器；以使第一介质在热量交换器内升温升压。所述热量交换器为热水废液高温烟气余热交换器、设备冷却系统余热回收器和裸露余热回收器中的一种或者多种。

在热水废液高温烟气余热交换器内，温度为30℃-800℃左右的热水废液高温烟气余热交换器的高温待冷却物与第一介质热交换后温度下降到5℃-30℃左右，同时第一介质吸热汽化后温度升至2℃-10℃左右、压力升至3.5MPa以上并输送至一级低温工质汽轮机。

在设备冷却系统余热回收器内，温度为30℃-300℃左右的设备冷却系统余热回收器的高温待冷却物与第一介质热交换后温度下降到5℃-30℃左右，同时第一介质吸热汽化后温度升至3℃-15℃左右、压力升至3.5MPa以上并输送至一级低温工质汽轮机。

在裸露余热回收器内，温度为20℃-200℃左右的裸露余热回收器的高温待冷却物与第一介质热交换后温度下降到5℃-20℃左右，同时第一介质吸热汽化后温度升至2℃-15℃左右、压力升至3.5MPa以上并输送至一级低温工质汽轮机。

第一介质驱使一级低温工质汽轮机转动做功后，温度降至约-35℃以下、压力降至约0.5MPa以下并输送至一级低温工质凝汽器；；也即第一介质经过一级低温工质汽轮机后降温降压。

第一介质在一级低温工质凝汽器内被冷却温度降至约-50℃以下，并输送至一级低温工质存储器内，形成循环。

可选地，温度低于-50℃的呈液态的第二介质从二级低温工质存储器内输送至一级低温工质凝汽器；

在一级低温工质凝汽器内，温度为20℃-35℃的一级低温工质汽轮机的输出的第一介质与第二介质热交换后温度下降到10℃-20℃，同时第二介质吸热汽化后温度升至5℃-15℃、压力升至3.5MPa以上并输送至二级低温工质汽轮机；也即第二介质在一级低温工质凝汽器内升温升压。

第二介质驱使二级低温工质汽轮机转动做功后，温度降至约-35℃以下、压力降至约0.5MPa以下并输送至二级低温工质凝汽器；；也即第二介质经过二级低温工质汽轮机后降温降压。

第二介质在二级低温工质凝汽器内被冷却温度降至约-50℃以下，并输送至二级低温工质存储器内，形成循环。

可选地，低温工质压缩机压缩第三介质，经换热器冷却后的第三介质全部或者部分呈液态且温度降至约-20℃以下、压力约为1MPa，并输送至三级低温工质存储器内；

温度低于约-20℃全部或者部分呈液态的第三介质从三级低温工质存储器内输送至三级低温工质汽轮机或者膨胀机；

第三介质驱使三级低温工质汽轮机或者膨胀机转动做功后，温度下降至约-50℃以下、压力降至0.1MPa以下并输送至二级低温工质凝汽器；

在二级低温工质凝汽器内，温度为-50℃以下的二级低温工质汽轮机的输出的第二介质与第三介质热交换后温度下降至-50℃以下，同时第三介质吸热后全部或者部分汽化温度上升约5℃-10℃、压力升至约0.2MPa并输送至低温工质压缩机，形成循环。

实施例二

实施例二提供了一种发电站，该实施例包括实施例一所述的余热发电系统，实施例一所公开的余热发电系统的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的余热发电系统的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的发电站，包括所述的余热发电系统。所述发电站例如可以包括多个余热发电系统。

本实施例中所述发电站具有实施例一所述余热发电系统的优点，实施例一所公开的所述余热发电系统的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。